Czy lądolody Grenlandii i Zachodniej Antarktydy topią się wolniej niż myśli IPCC?

We wrześniowym numerze Nature Geoscience ukazał się artykuł [1] przedstawiający nową analizę danych z misji GRACE. Wynika z niego, iż wszystkie szacunki prędkości topienia lądolodu Grenlandii i Zachodniej Antarktydy były zawyżone. Autorami są Wu i inni, zespół amerykańsko-holenderski. Jak do tego doszli, na ile ich wyniki są wiarygodne i czy należy w związku z tym wzmóc wysiłki narodowe nad spalaniem paliw kopalnych?

Co zatem zrobił Wu i jego współautorzy? Postanowili oni usunąć jeden z podstawowych problemów z ustalaniem zmiany masy lądolodów, a mianowicie izostatyczne podnoszenie się kontynentów pod lądolodem. Zarówno Grenlandia jak i części Antarktydy pokryte były w czasach ostatniego zlodowacenia znacznie grubszą warstwą lodu niż obecnie. Ponieważ było to zaledwie 20 tysięcy lat temu (licząc od maksimum zlodowacenia), kontynenty te nadal podnoszą się powoli, dostosowując się do mniejszego obecnie swojego ciężaru. Jest to łatwe do zmierzenia dla geodetów, szczególnie odkąd istnieją GPS-y. W rejonie Zatoki Botnickiej na północnym Bałtyku to podnoszenie się wynosi nawet 1 cm rocznie i jest tam dobrze znane od stuleci (porty trudne do pogłębienia ze względu na podłoże z litej skały – lodowiec usunął stamtąd wszystko co luźne – stają się tam co stulecie płytsze o metr). Grenlandia czy Zachodnia Antarktyda podnoszą się znacznie wolniej, ale jest to również mierzalny efekt.

A podniesienie się kontynentu nawet o ułamek milimetra oznacza zwiększenie masy mierzonej przez satelity GRACE. Ten efekt trzeba oddzielić od zmiany masy lądolodu. Podobnie zmiany masy spowodowane są zmiennością prądów morskich i cyrkulacji atmosferycznej. Tak to nie żart: to również istotne w skali miedzyrocznej zmiany masy. Wu i koledzy opracowali metodę rozwiązania skomplikowanego zagadnienia matematycznego, rozplątania tego węzła gordyjskiego, dającą jednocześnie wartość zmiany masy lądolodu i pionowego ruchu leżącego pod nim kontynentu. Jeśli ktoś zakrzyknie, że to niemożliwe, to będzie miał rację. Musieli mieć dodatkowe dane, a mianowicie pomiary GPS-em. Gdzie więc postęp? Postęp w tym, że, w przeciwieństwie do poprzedników, nie muszą oni używać geologicznych modeli polodowcowego ruchu izostatycznego, a używają wyłącznie pomiarów: satelitarnych i GPS-owych.

Wyniki analizy Wu i kolegów wskazują na to, że modele izostatyczne zawyżają podnoszenie się zarówno Grenlandii jak i Zachodniej Antarktydy. Ba, żeby tylko! Im wręcz wyszło, że Grenlandia średnio obniża się o -0,56 ± 0,17 mm/rok zamiast podwyższać się o 0,1 ± 0,35 mm/rok [2], jak wskazują modele geologiczne. Szczerze mówiąc, nie wiem co na to powiedzą glacjolodzy, bo to raczej zaprzecza temu, że w epoce lodowej było na Grenlandii więcej lodu niż obecnie, ale na razie przyjmijmy to za dobrą monetę. Oto jakie trendy wysokości geoidy (tak to się fachowo nazywa) wyszły im (a – po lewej), a jakie przewidywał model ICE-5G/IJ05/VM2 (b – po prawej):

A oto zmiany masy po odjęciu zmian izostatycznych:

Oprócz tej kontrowersyjnej Grenlandii wygląda to nieźle (a nawet tu wzrost masy na wyżynach na skutek większych opadów śniegu związanych z wyższą temperaturą oceanu jest jakościowo zgodny z obserwacjami). Widać ubytki masy w większości gór, w których są lodowce (to a propos słynnej wpadki IPCC z rokiem 2035: rok był zły, ale tendencja prawidłowa). Widać nawet ubytek masy w północnych Indiach na skutek nadmiernej eksploatacji wód podziemnych (o tym wyniku z misji GRACE był już o tym gdzieś artykuł), czy suszy w południowo-wschodnich Stanach Zjednoczonych.

Jakie są zatem te nowe szacunki ubytku masy lądolodów i jak się maja do wcześniej publikowanych? Otóż za lata 2002-2008 obliczony tą metodą łączny (kumulatywny) ubytek masy lodu Grenlandii to 104 ± 23 Gt, a dla Zachodniej Antarktydy 64 ± 32 Gt. To dużo, ale znacznie mniej niż wyszło z obliczeń poprzednikom (np. [3-5]), używającym modeli izostatycznych dla korekcji danych. W towarzyszącym artykułowi komentarzu Bromwicha i Nicolasa [6] zamieszczono takie porównanie wyniku Wu i innych (czerwony) oraz wcześniejszego Velicogny [4] (niebieski) dla kumulatywnego ubytku lodu Grenlandii od 2003 roku:

Wykres ten wygląda dramatycznie i jeśli jeszcze nie stał się ikoną denialistów to chyba tylko przez przeoczenie. I wydaje mi się, że jest on efektem lenistwa intelektualnego autorów komentarza. Dlaczego tak sądzę?

Ano dlatego, że ubytek lodu Grenlandii wg. Velocogny wygląda tak

a przecież poprawka związana z ruchami geoidy (izostatyczna) jest przecież stała – ruchy skorupy ziemskiej nie zmieniają się z roku na rok.

Velicognie dla lat 2002-2008 (okres z Wu i inni) wychodzi spadek ok. 1250 Gt. W nowym artykule Wu i innych jest to oczywiście 104 Gt/rok razy 6 lat czyli 624 Gt, mniej więcej zgodnie z rysunkiem z komentarza (z tym, że oni użyli błędne lata, bo dane z obu artykułów kończą się w 2008 roku). Opierając się o przepisane “na oko” dane Velicogny i przyjmując coroczną korektę o 100 Gt, czyli zaokrąglone (1200-624) / 6 Gt (bo wszystkie błędy są i tak znacznie większe niż to zaokrąglenie) otrzymałem taki rysunek, śmiem twierdzić, że bardziej poprawny:

I płynie z tego trochę inna nauka. Bo nawet jeśli średnia wartość Wu i innych dla lat 2002-2208 jest prawdziwa, to nie zmienia to ani joty obserwowanego przyśpieszenia topnienia. Czyli w 2003 roku zamiast 100 Gt ubyło zero, ale za to w 2008 roku zamiast 400 Gt ubyło 300 Gt, a to też dużo. Po prostu dane Wu i innych, jeśli są prawdziwe, sugerują, że przed rokiem 2000 lodu na Grenlandii musiało przybywać lodu bardziej niż sądziliśmy dotąd.

Na szczęście niektórzy rysują to nie jako ubytki kumulatywne, a roczne tempo ubywania lodu (np.  Diagnoza Kopenhaska, której wykres dla Grenlandii umieściłem jako pierwszą ilustracje w tym wpisie). Na tym rysunku (jeśli Wu i inni maja rację), trzeba przesunąć skalę pionową o około 100 Gt w dół. Niezdrowa tendencja do coraz szybszego ubytku lodu pozostanie, chociaż ujemne wartości będą oczywiście mniejsze.

Dla Antarktydy (proszę obejrzeć wykres trzeci z tego wpisu) oznacza to natomiast przesunięcie linii zero o jakieś 60 – 70 Gt w dół.

Tylko czy Wu i inni maja rację? Nawet komentarz Bromwicha i Nicolasa ma tu wątpliwości. Obliczenia ich są bowiem w tej pracy oparte o dane z zaledwie kilkudziesięciu stacji GPS i to zwykle na obrzeżach lądolodów. Czyli metoda może być dobra, ale błąd oceny większy niż sądzą autorzy. Jest to o tyle prawdopodobne, że dotychczasowe oceany grawimetryczne zgadzały się z wynikami badań dwoma innymi, niezależnymi metodami: altimetrią radarową/lidarową i bezpośrednimi pomiarami właśnie… GPS-em, o czym pisałem w zlinkowanym wyżej wpisie.

Uważny czytelnik zapyta tu czy tytułowe IPCC ma się czego wstydzić. Nie bardzo, bo wyniki, którym Wu i inni starają się zaprzeczyć były praktycznie wszystkie opublikowane po dacie końcowej, po której ostatni raport IPCC  nie mógł ich wziąć pod uwagę (i oczywiście także po samym raporcie). Dlatego właśnie IPCC w ogóle nie uwzględniło topienia lądolodów w szacunkach przyszłego wzrostu poziomu morza i dlatego je okrutnie niedoszacowało. Ale to już inna historia…

[1] Wu X., Heflin M.B., SZchotman H., Vermeersen B.L.A., Dong D., Gross R.S., Ivins .R., Moore A.W., Owen S.E. (2010). Simultaneous estimation of global present-day water transport and glacial isostatic adjustment Nature Geoscience, 3 (9), 642-646 DOI: 10.1038/ngeo938

[2] Wszystkie niepewności w Wu i inni są odchyleniami standardowymi jak wynika z ostatniego zdania Suplementu do artykułu. Bogu dzięki nie ma tam żadnych istotności, bo mam ich na razie zupełnie dość.

[3] Allison, I., Alley, R., Fricker, H., Thomas, R., & Warner, R. (2009). Ice sheet mass balance and sea level Antarctic Science, 21 (05) DOI: 10.1017/S0954102009990137

[4] Velicogna, I. (2009). Increasing rates of ice mass loss from the Greenland and Antarctic ice sheets revealed by GRACE Geophysical Research Letters, 36 (19) DOI: 10.1029/2009GL040222

[5] Chen, J., Wilson, C., Blankenship, D., & Tapley, B. (2009). Accelerated Antarctic ice loss from satellite gravity measurements Nature Geoscience, 2 (12), 859-862 DOI: 10.1038/ngeo694

[6] Bromwich D.H., Nicolas J.P. (2010). Ice-sheet uncertainty Nature Geoscience, 3 (9), 596-597 DOI: 10.1038/ngeo946

Hits: 60